МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ КОНКУРС ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ПРОЕКТНЫХ РАБОТ

Направление: химия

Получение водорода. Прошлое и настоящее Российской науки

Шлуинский Николай

ГБПОУ «Воробьевы Горы», Москва. Группа «Основы современной химии»

Научный руководитель: Кашигина О. Ю.

Педагог доп. образования ГБПОУ «Воробьевы Горы»

г. Москва, 2017/2018 учебный год

2

1. Аннотация 3

2. Введение 3

3. Обзор 4

3.1. Лабораторные способы получения водорода 4

3.2. История открытия и способы получения водорода 4

3.3. Эксперименты по получению водорода в России: опыт Яков Захаров 6

4. Экспериментальная часть 9

5. Перспективы исследования 9

5.1. Современные промышленные способы получения водорода 9

5.1.1. Современные способы получения водорода: общее описание 10

5.1.2. Получение водорода из природного газа 10

5.1.3. Электролиз 11

5.1.4. Плазмохимия. Получение водорода из сероводорода 11

5.2. Топливо будущего: перспективы использования водорода 13

6. Список литературы 15

7. Приложение: рисунки 15

3

1. Аннотация

Целью данной работы было изучение вклада Российских ученых в проблемы получения водорода и водородных технологий.

Мы изучили первый в России эксперимент по получению водорода и воссоздали рисунок установки Якова Захарова. В лаборатории мы поставили эксперимент, используя реакцию железа с парами воды и экспериментально доказали, что этим способом получают чистый водород.

2. Введение

Водород – первый элемент химической таблицы, его атомные вес равен 1. Это одно из самых распространенных веществ во вселенной.

Многие космические объекты (межзвездная среда, туманности, газовые облака, звезды, в том числе и Солнце, большие планеты Юпитер и Сатурн) более чем наполовину состоят из водорода (см. Рисунки 1, 2). Водород составляет около 70 % массы Солнца и звезд. На Земле его, включая атмосферу, гидросферу и литосферу, только 0,88%. Но это по массе, а атомная масса водорода очень мала. Поэтому небольшое содержание его только кажущееся, и из каждых 100 атомов на Земле 17 — атомы водорода. А из каждых 100 атомов, встречающихся во Вселенной, 90 – атомы водорода.

Водород в свободном состоянии встречается на Земле лишь в незначительных количествах. Иногда он выделяется вместе с другими газами при вулканических извержениях, а также из буровых скважин при добывании нефти. Вероятно, когда-то водород входил и в атмосферу Земли. Но из-за своей легкости он способен покидать атмосферу, поэтому доля водорода в воздухе ничтожно мала. В природе — третий по химической распространенности элемент (после O и Si), основа гидросферы. Наиболее важным соединением водорода, встречающимся в природе, является вода.

Кроме того, без атомов водорода невозможно представить себе мир органических веществ – молекулы углеводородов, белков углеводов, жиров и спиртов – все они содержат атомы этого элемента. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %.

4

3. Обзор

3.1. Лабораторные способы получения водорода

В большинстве своих соединений водород имеет степень окисления +1, Когда водород уже находится в степени окисления +1, он может отбирать электрон у многих элементов – особенно металлов, которые склонны отдавать электроны. Поэтому способы получения водорода часто основаны на реакции какого-либо металла с одним из соединений водорода, Реакцию между цинком и водным раствором хлористого водорода (соляной кислотой) наиболее часто используют для получения водорода в лаборатории.

Вместо цинка в реакции с HCl можно использовать другие металлы, стоящие до водорода в ряду – например, железо, олово, магний. Поэтому получающийся при этом легкий газ когда-то называли "горючим воздухом из металлов". Упоминание о таком "воздухе" есть в сочинениях знаменитого алхимика Иоганна Парацельса, жившего в XVI веке.

3.2. История открытия и способы получения водорода Вероятно, многие исследователи еще до XVIII века имели дело с этим газом, но просто не догадывались о том, что полученный ими газ имеет какое-то отношение к воде. Первым это выяснил английский физик и химик Г. Кавендиш (Рисунок 3), который в 1766 году всесторонне исследовал "горючий воздух" и убедился в том, что это вовсе не воздух, а совершенно особый газ.

Прежде всего он увеличил количество способов получения «горючего воздуха». Оказывается, что этот газ получается с одинаковым успехом, если железо заменить цинком или оловом, а серную кислоту соляной. Кавендиш тщательно взвесил колбу с кислотой и цинком до начала взаимодействия между этими веществами, а затем – после полного растворения цинка. Получилась некоторая убыль в весе, которая, по мнению Кавендиша, как раз соответствовала весу улетучившегося «горючего воздуха». С другой стороны, Кавендишу из опытов было известно, какой объем «горючего воздуха» должен выделиться при полном растворении кусочка цинка данного веса. Деля убыль веса колбы на этот объем, он и получил искомое – удельный вес «горючего воздуха», который оказался необычайно малым, гораздо легче воздуха. Именно Кавендиш, сжигая полученный газ в

5

кислороде, нашел объемы, в которых эти газы реагируют между собой и доказал, что в результате такого сжигания получается вода (Рисунок 4).

Пламя без дыма и копоти было слишком удивительным явлением, чтобы не вызвать споров. Французский химик А.Лавуазье усомнился в том, что при горении «горючего воздуха» получалась вода. Для разрешения своих сомнений он заготовил два больших сосуда, из которых один должен был предоставлять «горючий воздух», а другой – кислород. Оба газа направлялись при помощи трубок с кранами в стеклянный колпак, где и должны были сгореть (Рисунки 5, 6). Этот знаменательный опыт проводился 24 июня 1783 г. в присутствии нескольких лиц. Результат не вызвал никаких сомнений. «Полученная вода, послушная всем поверочным испытаниям, какие только можно было придумать,– как рассказывал Лавуазье, – оказалась чистой, подобно дистиллированной». Лавуазье дал водороду современное имя, придумав латинское название "hydrogen" из слов "hydro" (вода) и "genes" (рождающий). Он сыграл также большую роль в планировании и анализе результатов первых экспериментов с воздушным шарами, будучи членом специальной комиссии, созданной с этой целью Французской академией наук в июле 1783 г. (Рисунок 7).

В июне 1794 г. для наблюдения за передвижением армии интервентов во время боя при Флёрюсе (Франция) был использован привязной воздушный шар, заполненный водородом. Способ получения водорода действием разбавленной серной кислоты H2S04 на железо Fe был очень дорогим. Лавуазье и французский военный инженер Жан Мёнье (1754--1793) предложили первый промышленный метод получения водорода, заключающийся в пропускании водяного пара через раскаленный орудийный ствол:

Производительность такого примитивного процесса была крайне мала. Поэтому для заполнения водородом воздушного шара Жан Кутель (1748--1835) — французский инженер и командир воздухоплавательной роты —и Николя Конте (1755--1805) — французский химик—создали более крупную установку, состоящую из семи чугунных труб, вмазанных в печь и заполненных железными опилками. При прохождении водяного пара через раскаленные докрасна железные опилки образовывался водород, который очищался от углекислого газа пропусканием через воду и водную суспензию гидроксида кальция Са(ОН)2.

6

Производительность такой установки, использовавшей 200 кг железных опилок, составляла 24 м3 водорода в час.

3.3. Эксперименты по получению водорода в России: опыт Яков Захаров

"О разложении воды в весьма огромном снаряде посредством раскаленного железа. Сочинение Якова Захарова".

В России аналогичную установку впервые создал в 1803 г. русский химик, академик Яков Дмитриевич Захаров (1765--1836), незнакомый с работами французских химиков. Петербургская академия наук летом 1804 г. организовала первый в мире научный полет. Аэростатом управляли фламандец Э. Робертсон и академик Я. Д. Захаров. Яков Дмитриевич Захаров русский химик, воздухоплаватель. Родился в Санкт-Петербург 1765 г. Питомец академической гимназии, в 1785 послан был в Геттингенский университет. в 1798 произведён в академики по части общей химии.. Захаров был также членом Российской академии (с 18 августа 1800 года)

Свои действия он описал в статье с вышеприведенным названием, опубликованой в журнале "Умозрительные исследования Санкт-Петербургской Академии наук" в 1812 г. Однако рисунков аппарата Захарова не сохранилось . Одной из задач данной работы является попытка на основе сохранившегося описания воссоздать внешний вид установки Захарова и доказать, что русский ученый действительно предложил оригинальную разработку наполнения водородом воздушного шара.

А вот что писал о цели своего эксперимента Яков Захаров:

«Намерение сего опыта было то, дабы показать возможность наполнить с помощию сего способа для воздухоплавания водотворным гасом шары, предпринять потом для учебных наблюдений несколько воздушных путешествий, потому что тогда при таковом готовом снаряде наполнение шара будет стоить весьма мало».

«1803 года Июля 31 числа произведен был

1) Из трубы, в печь вделанной, куда положено было для каления железо.

2) Из куба, в печь же вделанного, из коего должны пропускаемы быть в сию трубу водяные пары.

3) Из холодильника для прохлаждения выходящего из трубы весьма горячего водотворного гаса.

7

Труба составлена была из четырех чугунных фонтанных труб имеющих 5 фут в длину и 2 фута в свету; следовательно, вся труба была длиною 20 фут».

Фут = 304,8 мм

При конструировании каждой из деталей Захаров находил оригинальные инженерные решения:

Вот, что он пишет про печь:

«Все для прохождения воздуха и огня ходы устроены были так, что они имели почти равные пространства; ибо опытами найдено, что когда устье поддувальника и верхнее устье дымовой трубы равны между собою, то действие огня бывает самое сильное».

«В ряд с сею печью построена другая для большого куба, в коем должна кипеть вода. Она сделана так, что требовала мало дров, но производила довольно сильный жар».

Конструкция куба также была оригинальной: «На куб надет был плоский колпак, который привязан был за уши куба проволокою, дабы его парами не сорвало, и соединен с воронкою посредством трубы, шесть вершков в диаметре имеющей. В крышку сего колпака впаяны две трубочки с кранами, из коих одна доходила почти до самого дна куба, а другая оканчивалась в самой крышке»

Абсолютно оригинальное решение было предложено и для холодильника:

«Холодильник состоял из большого чану четыре аршина в диаметре и два аршина вышины, в коем лежала коленами трубница и который потом налит был холодною водою. Холодильник отдален был от печи на четыре сажени и соединен был с чугунною трубою трубками, три вершка в диаметре имеющими. К нижнему концу трубницы приставлена была трехсаженная трубка, у коей близ конца был сделан перелом, а в самом конце впаяна была из меди сделанная захлебка и к сему же концу привязан был рукав от шара для наполнения оного гасом. первая служила для испытания силы паров, а другая для показания, есть ли еще в кубе вода».

Захаров знал об опасностях , связанных с работой с газами и предпринял меры безопасности.

«Но дабы испытать, точно ли выходящий гас был водотворный, то примазал я к концу трубки, где находилась захлебка, кривую гасособирательную трубочку, добывал гас в банку обыкновенным образом, опустив конец кривой трубки в воду, и испытывал,

8

хорошо ли гас загорается. Когда я чрез сие уверился, что гас идет чист, то привязал я к концу трубки рукав от шару, содержал огонь в одинаковой степени во все время опыта и таким образом шар наполнил»

В этом отрывке мы встречаемся с описанием пробы водорода на чистоту, которая обязательно выполняется и сейчас при работе с водородом в лаборатории.

« В начале, когда гас казался довольно чист и хорошо загорался, испытывал я его легкость и нашел, что он был в 9 раз легче обыкновенного: спустя два часа испытывал я его опять и нашел в 10 раз и спустя еще 2 часа в 11 раз легче обыкновенного воздуху. Вероятно, что первым гас был оттого тяжел, что железные стружки были смешаны с разным сором и что на них было масло, обыкновенно при точении железных вещей употребляемое, кои, обратившись в уголь, произвели углекислый гас».

Установка Захарова вмещала 819 кг железных стружек и производила 91 м3 водорода в час. Свою установку Захаров использовал для наполнения водородом воздушного шара . Захаров внимательно относится к результатам эксперимента, ищет причины наблюдаемых явлений. Обобщает результаты других экспериментов.

«Количество гасу, добытого из устроенного мною снаряда, было весьма достаточно, дабы предпринять воздушное путешествие, как по вычислению, так и по самому опыту. При сем заметить надобно, что для воздушных путешествий шар никогда не должно более наполнять, как до трех четвертей, потому что запертый в шару гас, при достижении оного в более разжиженном воздухе, нежели близ самой земли, распространяется до того, что путешественники принуждены бывают часть оного из шара выпустить».

Наполнение шара продолжалось от 4 часов утра 31 Июля до 2 часов по полудни.

Итак, попробуем на основании этих описаний нарисовать установку Якова Захарова (Рисунок 8) и сравним ее с установкой Лавуазье, рисунок которой сохранился (Рисунок 9). Видно, что при соблюдении общих принципов – установка Захарова более продумана с инженерной точки зрения, соблюдены правила техники безопасности ( наличие предохранительных клапанов и значительная удаленность холодильника с чистым водородом от печи), поэтому производительность установки Захарова была выше, а сам процесс безопаснее.

9

Нельзя не отметить, что полёт Захарова положил начало научному воздухоплаванию. Санкт-Петербургская академия наук 12 июля 1804 г. организовала первый в мире научный полет.

Примечательно, что таким же методом получали водород для аэростатов в блокадном Ленинграде (Рисунок 10). Ниже приводятся воспоминания инженера ПВО А.И.Бернштейна.

«Полки Aэростатных заграждений (АЗ) Ленинграда водородом обеспечивал один из небольших химических заводов города, где добывали водород устаревшим, но практически проверенным железо-паровым способом. Водяной пар пропускали через раскаленное железо, происходила реакция:

3Fe + 4H2O => Fe3O4 + 4H2.

Способ был неэкономичным, требовал большого расхода топлива (которое в блокадном Ленинграде было чрезвычайно дефицитным), но другого надежного способа просто не было. ….

Доставляли водород от завода к боевым позициям по воздуху, в газгольдерах. Газгольдеры, цилиндрические прорезиненные емкости по 125 кубических метров, заполняли водородом и уравновешивали балластом».

4. Экспериментальная часть

В лаборатории мы получили водород двумя способами:

1. Взаимодействие цинка с серной кислотой, чтобы реакция протекала быстрее было добавлено 2мл насыщенного раствора сульфата меди (рисунок 11). После пробы на чистоту полученным газом мы попытались надуть воздушный шарик.

2. Взаимодействие железа с парами воды. С использованием лабораторной посуды была собрана установка для получения водорода этим методом. Для увеличения выхода водорода железо взяли в виде железных опилок. В качестве холодильника использовалась длинная резиновая трубка, по которой вода стекала назад (Рисунок 12). Этим методом был также получен водород.

5. Перспективы исследования

5.1. Современные промышленные способы получения водорода В настоящее время промышленные способы получения водорода основаны либо на извлечении его из природных газов, либо на электролизе воды.

10

Учитывая распространение водорода в виде различных соединений, его выделение должно осуществляться в ходе реакций разложения с применением соответствующих химических методов:

5.1.1. Современные способы получения водорода: общее описание а) реакция разложения метана при создании высокой температуры

(извлечение из природного газа и пр);

б) разложение воды также при поддержании высоких температур;

в) разложение сероводорода в высокотемпературных условиях;

5.1.2. Получение водорода из природного газа Получение водорода в условиях промышленности связано с процессом выделения его из природного газа, вернее, из его основного компонента метана. Его смешивают с кислородом и паром воды. Выделение водорода происходит при высоких температурах. При нагревании смеси указанных газов до 800-900 °C происходит реакция в присутствии катализатора, которая схематически может быть представлена в виде уравнения:

1) конверсия с паром воды:

CH4 + H2O ⇔ CO + 3H2 (при 1000 °C)

2) окисление кислородом в присутствии катализатора:

2CH4 + O2 ⇔ 2CO + 4H2

Затем полученную газовую смесь разделяют. Выделенный при этом водород очищается и используется или на месте получения, или транспортируется в нужное место под повышенным давлением в стальных баллонах.

Не менее важным способом получения водорода в промышленности является его выделение из газов переработки нефти или из коксового газа. Благодаря

11

глубокому охлаждению, свойственному данному методу, все газы сжижаются, кроме водорода.

3) Водород получают разложением метана, однако это требует присутствия высокой температуры. Кроме водорода, побочным продуктом будет сажа, находящая также широкое применение в промышленном секторе:

CH4 = C + 2H2

5.1.3. Электролиз В ходе электролиза водных растворов солей или растворов кислот на катоде также происходит выделение водорода, например:

1. Процесс электролиза, которому подвергаются водные растворы солей:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2↑

2) При электролитическом способе разложения воды:

2H2O = 2H2 + O2

Вода в своём чистом виде почти совсем не электропроводная, поэтому к ней добавляют электролиты, например, КОН. В ходе электролиза на катоде наблюдаем за выделением водорода, а на аноде, соответственно — кислорода. В данном методе кислород — продукт побочный, и выделяется он в том же количестве. Кислород легко удаляется при пропускании газа через определённые катализаторы, водород же, получаемый электролизом воды, представляет собой довольно дорогой продукт.

5.1.4. Плазмохимия. Получение водорода из сероводорода Наряду с электролизом, который требует значительных энергетических затрат, в промышленности существует и второе направление для получения водорода – плазмохимия. Метод плазмохимии гораздо производительнее, здесь в основе лежит химическая активность плазмы (ионизованного газа). Чрезмерно высокие температурные характеристики процесса и большие скорости прохождения химических реакций в фазе газового состояния обеспечивают гигантскую производительность плазмотрона. Прямое разложение водяного пара на водород и кислород плазмохимическим способом пока малоэффективно. Но водород можно получать данным методом в два этапа (Рисунок 13). Такой водород пригоден для применения в областях промышленности и энергетике, ибо он дешевле электролизного почти в 15 раз.

И здесь можно вспомнить способ, по которому получал водород Яков Захаров. Современные технологии позволяют осуществлять этот процесс за

12

счет солнечной энергии, а образующийся оксид снова разлагается на железо и кислород, т.е. этот процесс является безотходным. В другом случае железо (точнее его оксид) используется как катализатор процесса разложения воды (Рисунки 14-15). Этот процесс также осуществляется за счет солнечной энергии. Очень похож процесс, в котором для разложения воды используется цинк (Рисунок 16). Таким же образом используют сплав галлия и алюминия (Рисунок 17).

При гидролизе гидридов, при котором гидриды металлов легко разлагаются водой, образуя соответствующую щёлочь и водород, например, при гидролизе гидрида натрия:

NaH + H2O → NaOH + H2↑

Этот метод разработан лабораторией водород-аккумулирующих материалов Института проблем химической физики РАН. Принцип действия металлогидридных аккумуляторов и компрессоров водорода основан на обратимой реакции гидрирования различных металлов, интерметаллических соединений, сплавов и композиционных материалов на их основе. Эти методы гораздо безопаснее и экологичнее методов с использованием радиоактивных изотопов водорода, от которых сейчас отказываются.

Использование плазменных и/или плазменно-каталитических процессов позволяет модернизировать и интенсифицировать технологии промышленного получения водорода из углеводородов, однако при их переработке образуется парниковый углекислый газ – от 7 до 41 кг СО2 / кг водорода, поэтому весьма актуальной является проблема внедрения технологий получения водорода, которые не связаны с выбросами СО2 в атмосферу. Плазменные технологии позволяют организовать производство водорода из воды и из нетрадиционных источников – например – сероводорода. Сероводород является одним из наиболее токсичных веществ, получаемый в виде вынужденного и неизбежного побочного продукта переработки ископаемого топлива в объемах до ста миллионов тонн в год. Запасы сероводорода в недрах и водоемах Земли оцениваются в десятки миллиардов тонн, а его содержание в разведанных месторождениях природного газа может превышать 50%. Российские ученые также разработали метод получения водорода разложением сероводорода. Этот экологически чистый и экономичный метод разработан в лабораториях Санкт-Петербурга и Новосибирска. Сложность заключается в том, что процесс является эндотермическим и протекает при температурах 850-1000 градусов. Использование катализатора позволяет снизить температуру. Было разработано несколько вариантов опытно-промышленных установок, позволяющих осуществлять этот процесс при использовании сульфида кобальта в качестве катализатора. (Рисунок 18). Уникальность

13

нового решения состоит в том, что благодаря катализаторам процесс реализуется при комнатной температуре.

5.2. Топливо будущего: перспективы использования водорода В структуре производства промышленных газов в России водород занимает около 15%. Сфера его применения чрезвычайно широка (химия и нефтехимия, металлургия, пищевая, стекольная, электронная, электротехническая промышленность). Потенциально водород может использоваться в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах и топливных элементах. Этот газ имеет практически неограниченную сырьевую базу. Его получают и выделяют физическими, электрохимическими и химическими способами.

Объем мирового производства водорода оценивается в 55-58 млн т. Доля России составляет примерно 8%. К концу 21 века по прогнозам может составить до 800 млн. т.

За последние годы структура производства водорода в России изменилась. Доля химической промышленности сократилась с 80% до 70%, при этом заметно выросла доля водорода, производимого на нефтеперерабатывающих предприятиях. Наибольший объем прироста производства водорода отмечен в стекольной промышленности.

Отрадно отметить, что использование водорода в России расширяется в таких отраслях, как нефтепереработка и нефтехимия, но пока рано говорить о полноценном появлении в нашей стране в ближайшей перспективе водородной энергетики.

Современные потребности в жидком водороде в России крайне ограничены, хотя инфраструктура его производства, хранения и транспортировки существует. Он рассматривается как топливо будущего. Топливный элемент – пожалуй, самый эффективный способ получения энергии из водорода. Он работает по принципу батарейки: в топливном элементе имеется два электрода, между ними движется водород, происходит химическая реакция, на электродах появляется электрический ток, а вещество превращается в воду (Рисунок 19-20).

В зарубежных странах использование водорода на транспорте и в энергетике – перспективное направление, на которое возлагаются большие надежды. Водород — топливо будущего. Он имеет массу преимуществ по сравнению с другими видами топлива и имеет огромные перспективы его заменить. Водород является универсальным и экологически самым безопасным топливом. Единственным продуктом сгорания водорода является вода, а его энергоемкость существенно выше, чем у других энергоносителей (например,

14

природного газа в 2.4, а каменного угля в 4.1 раза). Он может быть использован абсолютно во всех отраслях современного производства и транспорта (Рисунок 21-22). В г. Иокогама (Япония) в 2015 г. построена опытно-экспериментальная фабрика Hama Wing по производству водорода, работающая на ветряной энергии. Идея фабрики состоит в том, чтобы сделать экологичным и само производство самого экологичного — водородного топлива (Рисунки 23-24).

Водород обладает рядом свойств, которые делают его перспективным для использования в качестве авиатоплива. Благодаря высокой теплоте сгорания существенно повышаются летно-технические качества летательных аппаратов. Экология обеспечивается высокой полнотой сгорания, в результате которой образуются водяные пары и выхлопные газы, практически не содержащие вредных веществ. Ракетно-космическая отрасль России планирует создание новейших ракет-носителей и разгонных блоков космических комплексов, использующих в качестве топлива жидкий водород. В СССР была разработана программа по изучению применения жидкого водорода на транспорте, в рамках которой в ОКБ Туполева на базе серийного пассажирского самолета Ту-154 был создан экспериментальный самолет Ту-155. На нем было выполнено около 100 продолжительных полетов на жидком водороде и СПГ, доказана реальная возможность создания самолетов, использующих криогенные топлива (Рисунок 25) .

Почему же водород не получил до сих пор широкого внедрения? Одна из проблем заключается в технологиях его получения. Пожалуй, единственным эффективным на данный момент способом его получения является электролитический способ – получение из вещества воздействием сильного электрического тока. Но на данный момент, большая часть электричества получается на теплоэлектростанциях, и поэтому возникает вопрос «А стоит ли игра свеч?». Но внедрение в производство электричества атомной энергии, энергии ветра и солнца, наверное, исправит эти проблемы.

Отдельной технической проблемой является хранение водорода. Водород хранят жидким, а для этого нужно поддерживать определенную температуру в очень узком интервале — от 20К до 17К (Рисунки 26-27).

Экологичность и возобновляемость – все это делает водород достойной альтернативной традиционным видам топлива. Водород, будучи самым эффективным источником энергии, является, в то же время, и одним из наиболее востребованных химических веществ, используемых в различных крупнотоннажных процессах промышленности, а спрос на его потребление растет опережающими темпами. Резкий рост интереса к возможностям расширения производства водорода и применения его в качестве топлива в разных отраслях хозяйственной деятельности человека стало следствием

15

необходимости защиты окружающей среды от угрожающего роста загрязнений продуктами сгорания органических топлив, углекислого газа в первую очередь, что грозит необратимыми изменениями, связанными с глобальным потеплением климата.

6. Список литературы

1.«Химия. 9 класс. Базовый уровень» В.В.Еремин, А. А. Дроздов, Н.Е.Кузьменко,В.В.Лунин, учебник для общеобразоват. учреждений М. : Дрофа, 2007. 2. «Химия. 9 класс» П.А.Оржековский, Л.М. Мещеряковская, Л.С. Понтак . АСТ . ОАО «Московские учебники». 2007. 3.«О разложении воды в весьма огромном снаряде посредством раскаленного железа» Сочинение Якова Захарова.опубликовано в журнале "Умозрительные исследования Санктпетербургской Академии наук" в 1812 г; здесь печатается с сохранением стиля и орфографии автора по публикации в журнале "Химия и жизнь", 1983, № 11 4.А. В. Мануйлов, В. И. Родионов, Основы химии. Интернет-учебник. http://www.hemi.nsu.ru/index.htm 5.Картамышева Н. С., Картамышева Е. С., Биекенова А. С., Перевала М. Н. Водород — топливо будущего? // Молодой ученый. — 2015. — №14. — С. 662-666. (https://moluch.ru/archive/94/21092/) 6.Водород из сероводорода: инновационное решение энергетических и экологических проблем. А. Н. Старцев.,ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск,КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ, 2016, том 57, № 4, с. 516–528 7. Статья «Водород, приходи» опубликована в журнале «Популярная механика» (№6, Июнь 2017). 8. http://www.gases.ru/application/hydrogen/ 9. Баканов П.С. Как японцы убьют двигатель внутреннего сгорания // Журнал "Авто@mail.ru". 2018. (https://auto.mail.ru/article/67449-kak_yaponcy_ubyut_dvigatel_vnutrennego_sgoraniya/)

7. Приложение: рисунки

16

Рисунок 1. Туманность (более чем наполовину состоит из водорода)

Рисунок 2. Звезда (более чем наполовину состоит из водорода)

Рисунок 3. Г. Кавендиш (1731–1810)

Рисунок 4. Опыт Г. Кавендиша

17

Рисунок 5. Приборы для получения водорода действием кислоты на металл

Рисунок 6. Антуан Лавуазье (1743-1794) во время проведения эксперимента по определению состава воды путем поджигания смеси водорода и кислорода электрической искрой (гравюра XIX в.)

Рисунок 7. Подъем воздушного шара в Версале в 1783 году

18

Рисунок 8 Реконструкция установки Якова Захарова.

Рисунок 9. Установка Лавуазье.

Рисунок 10. Водородный аэростат

Рисунок 11. Экспериментальное получение водорода.

19

Рисунок 12. Экспериментальное получение водорода.

Рисунок 13.Высокотемпературный газовый реактор

Рисунок 14. Каталитическое разложение воды на оксиде железа

20

Рисунок 15. Каталитическое разложение воды на оксиде железа

Рисунок 16. Восстановление цинка из оксида

Рисунок 17. Сплав алюминия для производства водорода

21

Рисунок 18. Получение водорода из сероводорода: современные исследования

Рисунок 19-20 Топливные элементы на основе водорода

1. Блок топливных элементов. 2. Повышающий преобразователь превращает постоянный ток, вырабатываемый топливным элементом, в переменный с повышением напряжения до 650 В. 6. Блок управления управляет топливным элементом, а также зарядкой/разрядкой аккумуляторной батареи. 7 Дополнительные приспособления:Насос для подкачки водорода и проч.

Рисунок 21-22 Автомобиль и велосипед будущего, работающие на водородном топливном элементе

22

Рисунок 23. Водородно-ветряной энергетический комплекс Hama Wing (Япония)

Рисунок 24. Использование энергии ветра в водородно-ветряном комплексе Hama Wing

Рисунок 25. Самолет будущего

23

Рисунок 26. Цистерна для перевозки жидкого водорода

Рисунок 27. Компрессорная станция и резервуар для стационарного хранения водорода (Иокогама, комплекс Hama Wing)